Лекарственные растения и травы

Меню сайта

Работа 26. Влияние температуры на интенсивность дыхания. Интенсивность дыхания растений это


Как влияют внешние факторы на процесс дыхания растений

Чтобы ответить на вопрос как влияют внешние факторы на процесс дыхания растений, необходимо знать, что к числу внешних факторов относятся температура, содержание воды, свет, аэрация, и другие факторы.

Процесс дыхания растений

Температура 

На процесс дыхания растений, так же как и на другие жизненные процессы, температура оказывает большое влияние. При повышении температуры на 10° скорость химических реак­ций примерно удваивается. Это ускорение реакции называется температурным коэффициентом и обозначается Q10.

Нижний температурный предел дыхания растения лежит зна­чительно ниже 0°. Почки лиственных деревьев и иглы хвойных, по данным Н. А. Максимова, могут дышать при 20—25° мороза.

Почки лиственных деревьев и иглы хвойных могут дышать при 20—25° мороза

Интенсивность дыхания быстро возрастает при повышении температуры до 40°, при дальнейшем ее повышении уменьшается, а после 50° дыхание резко падает и растение погибает.

Усиление дыхания при высоких температурах неустойчиво, так как они вызывают понижение жизнеспособности тканей. Изменение температуры влияет и на химизм дыхания, так как при этом может произойти замена одних окислительных ферментов другими, имеющими иной температурный минимум.

Например, в начале созревания яблок дыхание осуществляется при участии цитохромоксидазы, в дальнейшем — полифенолоксидазы. Оптималь­ной температурой для большинства растений будет 30—40°, так как в этом случае дыхание остается на одном, довольно высоком уровне.

Содержание воды 

Большое влияние на интенсивность дыха­ния оказывает и содержание воды в клетках растений. Заметное дыхание наблюдается лишь в достаточно обводненных клетках.

Содержание воды в клетках растений усиливает дыхание

Однако прямой зависимости между интенсивностью дыхания и количеством воды нет. Так, незначительное снижение влажности листьев усиливает дыхание, при большем обезвоживании дыха­ние ослабляется; семена в воздушно-сухом состоянии имеют ничтожное дыхание, но с увеличением влажности семян дыхание усиливается.

При созревании семян по мере уменьшения их влажности интенсивность дыхания уменьшается. При переходе зерна к поздней восковой спелости, когда содержание воды снижается до 16%, наблюдается резкое снижение интенсивности дыхания, так как при этом в зерне остается вода, прочно удерживаемая коллоидами.

Свет

Влияние света на интенсивность дыхания сказывается вследствие повышения температуры при нагревании растений солнечными лучами.

Влияние света на интенсивность дыхания

Отсюда следует, что влияние света на ды­хание является косвенным. Кроме того, освещение влияет на ин­тенсивность дыхания через накопление ассимилятов, служащих дыхательным субстратом.

Аэрация 

Существенное значение для процесса дыхания имеет содержание кислорода в окружающей растение атмо­сфере. Обычное содержание кислорода в воздухе (до 21%) до­статочно для нормального дыхания растений. Угнетение дыха­ния начинается при содержании кислорода меньше 5%, в этом случае может начаться анаэробное дыхание.

Корни и корневища растений снабжаются кислородом, нахо­дящимся в воздухе почвы, где его содержание колеблется от 7 до 12% при хорошей комковатой ее структуре. При плохой об­работке бесструктурных и сильно заболоченных почв содержа­ние кислорода в них сильно уменьшается, что может привести к недостатку его для дыхания корней.

Заболоченная почва

В этом случае начинается процесс анаэробного дыхания, а затем по исчерпании запасных веществ — отмирание корней и гибель растений.

Другие факторы

 При действии на растение ядовитых ве­ществ в больших дозировках дыхание растений быстро умень­шается и они погибают. В малых дозах яды стимулируют про­цесс дыхания. Интенсивность дыхания резко возрастает при по­ранении растений, что, вероятно, является защитной реакцией организма. Возможно, что в этом случае играет роль деление клеток, находящихся на поверхности раны, например, как при прививке деревьев.

Прививка деревьев Загрузка...

libtime.ru

Работа 26. Влияние температуры на интенсивность дыхания

Дыхание, как и другие биологические процессы, зависит от температуры. С возрастанием температуры до определенного предела интенсивность дыхания увеличивается. Дальнейшее повышение температуры угнетает этот процесс.

При определении интенсивности дыхания чаще используются газометрические методы. В данной работе используется метод, основанный на учете количества кислорода, поглощенного в процессе дыхания. Растительный материал помещают в сосуд, в который предварительно вносят щелочь. Сосуд закрывают пробкой с газоотводной трубкой, конец которой погружают в подкрашенную воду. В процессе дыхания растительный материал выделяет углекислый газ, который поглощается щелочью. Одновременно поглощается кислород, в результате этого объем воздуха в пробирке уменьшается и вода поступает в пробирку по газоотводной проградуированной трубке, её количество будет соответствовать количеству поглощенного кислорода.

Цель работы. Определить интенсивность дыхания у прорастающих семян, листьев или других частей растений при различных температурах (10…70 °С).

Ход работы. В работе используют прибор, состоящий из термоса, конической пробирки и закрывающей её резиновой пробки с отводной трубкой, градуированной с точностью до 0,01 мл. В термос наливают воду заданной температуры. На дно пробирки помещают небольшой ватный тампон, на который пипеткой осторожно, не допуская попадания на стенки пробирки, накапывают 15…20 капель 10 %-ного раствора щелочи. Поверх тампона кладут несколько обрезков стеклянных или пластмассовых трубок, так, чтобы они полностью закрывали вату. В пробирку помещают 2…3 г проросших семян или другого материала. Пробирку закрывают резиновой пробкой с газоотводной трубкой. Собранную пробирку помещают в термос. Под конец газоотводной трубки подставляют стаканчик на 50 мл, в который наливают подкрашенную воду.

При определении интенсивности дыхания в условиях низких температур (5…15 °С) вскоре после постановки опыта наблюдается быстрое засасывание подкрашенной жидкости в градуированную трубку. Это объясняется сжатием воздуха в пробирке при его охлаждении.

При определении интенсивности дыхания в условиях более высоких температур (30…70 °С) после постановки опыта наблюдается выделение пузырьков воздуха из градуированной трубки в стаканчик. Это обусловлено увеличением объема воздуха в пробирке в результате его нагревания. Вода засасывается в трубку лишь после установления температуры воздуха в пробирке на уровне температуры воды в термосе. Поэтому в вариантах, где температура воды в термосе отличается от комнатной, отсчеты начинают фиксировать через 10…15 мин после постановки опыта, т.е. когда температура воздуха в пробирке стабилизируется, и растительные ткани адаптируются к температуре в термосе. При температурах близких к комнатной (20…25 °С) отсчеты записывают сразу после поднятия жидкости до первого нижнего деления градуированной трубки.

Во время опыта производят отсчет уровня воды в трубке через равные промежутки времени: при температурах 10…20°С через 3 мин, при 30 и 70 °С – через 2 мин, при 40…60 °С – через 1 мин. Результаты заносят в табл. 31.

Т а б л и ц а 31. Результаты определения интенсивности дыхания при температуре ______°С

Номер

отсчета

Отсчет,

мл

Поглощено мл О2 за __ мин ___ г семян

Интенсивность дыхания,

мл О2 /гч

1.

2.

и т.д.

Опыт продолжают в течение 15…20 мин. Разность между двумя соседними отсчетами показывает количество кислорода, поглощенного навеской материала за установленный интервал времени. Из полученных результатов находят среднее и рассчитывают интенсивность дыхания, т.е. количество кислорода, поглощенного 1 г исследуемого материала за 1 ч (мл О2 /гч) .

Результаты определения интенсивности дыхания при различных температурах записывают в сводную табл. 32, строят график зависимости интенсивности дыхания от температуры и делают выводы.

Та б л и ц а 32.Влияние температуры на интенсивность дыхания

Температура, С

Интенсивность дыхания

Инт. дыхания

10

20

.....

70

Температура, С

Вопросы:

  1. Назовите методы и способы определения интенсивности дыхания. В чем состоит сущность метода, используемого в данной работе?

  2. Перечислите факторы, влияющие на интенсивность дыхания?

  3. Как объяснить зависимость дыхания от температуры?

  4. Какой должна быть температура при росте растений и хранении продукции растениеводства?

Материалы и оборудование: проросшие семена пшеницы, тритикале, ячменя, люпина, льна, листья различных растений, термосы со встроенными в пробки газоотводными трубками, весы, конические пробирки, вата, обрезки трубочек, 10 %-ный раствор NаОН или КОН, глазные пипетки, термометры, часы, стаканы на 50 мл, подкрашенная метиленовой синькой вода.

studfiles.net

ИНТЕНСИВНОСТЬ ДЫХАНИЯ - это... Что такое ИНТЕНСИВНОСТЬ ДЫХАНИЯ?

 ИНТЕНСИВНОСТЬ ДЫХАНИЯ — скорость, с которой происходит процесс дыхания (измеряется количеством выделения СО, за единицу времени на 1 г сухого вещества растения).

Словарь ботанических терминов. — Киев: Наукова Думка. Под общей редакцией д.б.н. И.А. Дудки. 1984.

  • ИНТЕНСИВНАЯ КУЛЬТУРА
  • ИНТЕНСИВНОСТЬ ТРАНСПИРАЦИИ

Смотреть что такое "ИНТЕНСИВНОСТЬ ДЫХАНИЯ" в других словарях:

  • РАСТЕНИЯ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО СИМПТОМЫ ПОРАЖЕНИЯ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ И ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОГО ТРАКТА (РАСТЕНИЯ, ОБРАЗУЮЩИЕ ГОРЧИЧНЫЕ МАСЛА) — Глава III РАСТЕНИЯ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО СИМПТОМЫ ПОРАЖЕНИЯ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ И ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОГО ТРАКТА (РАСТЕНИЯ, ОБРАЗУЮЩИЕ ГОРЧИЧНЫЕ МАСЛА) Общие сведения. К растениям, вызывающим преимущественно симптомы поражения органов дыхания и… …   Токсикология ядовитых растений

  • ДЫХАНИЕ — ДЫХАНИЕ. Содержание: Сравнительная физиология Д.......... 534 Дыхательный аппарат............. 535 Механизм вентиляции легких......... 537 Регистрация дыхательных движении..... 5 S8 Частота Д., сила дыхат. мышц и глубина Д . 539 Классификация и… …   Большая медицинская энциклопедия

  • ДЫХАНИЕ — одна из основных жизненных функций, совокупность пропессов, обеспечивающих поступление в организм О2, использование его в окислительно восстановительных процессах, а также удаление из организма СО2 и нек рых др. соединений, являющихся конечными… …   Биологический энциклопедический словарь

  • ГЛИКОЛИЗ — ГЛИКОЛИЗ, глюколиз (от греч. glycos сладкий и lysis раздробление), ферментативный процесс распада углеводов с превращением их в молочную к ту. Уже Либих (Liebig), первый установивший присутствие молочной к ты в организме и выделивший ее в чистом… …   Большая медицинская энциклопедия

  • Обме́н веще́ств и эне́ргии — совокупность процессов превращения веществ и энергии, происходящих в живых организмах, и обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой. Обмен веществ и энергии является основой жизнедеятельности организмов и принадлежит к числу …   Медицинская энциклопедия

  • Способы питания лишайников —         Лишайники представляют для физиологических исследований сложный объект, так как состоят из двух физиологически противоположных компонентов гетеротрофного гриба и автотрофной водоросли. Поэтому приходится сначала отдельно изучать… …   Биологическая энциклопедия

  • Цикл полового ответа человека — Половой ответ человека подразумевает сочетание физиологических и эмоциональных изменений, которые ведут к наступлению оргазма и следуют за ним. [1] Физические и эмоциональные изменения происходят последовательно, по мере того, как индивид… …   Википедия

  • ХРАНЕНИЕ ЗЕРНА — комплекс мероприятий, способствующих сохранению запасов зерна. Правильная организация X. з. позволяет полностью сохранить его качество и свести к минимуму потери массы. Успех хранения зависит от подготовки хранилищ и партий зерна, соблюдения… …   Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь

  • хранение зерна — хранение зерна, комплекс мероприятий, способствующих сохранению запасов зерна. Правильная организация X. з. позволяет полностью сохранить его качество и свести к минимуму потери массы. Успех хранения зависит от подготовки хранилищ и партий зерна …   Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь

  • Цикл сексуальных реакций человека — Сексуальная реакция человека подразумевает сочетание физиологических и эмоциональных изменений, которые ведут к наступлению оргазма и следуют за ним[1]. Физические и эмоциональные изменения происходят последовательно, по мере того, как индивид… …   Википедия

botanical_dictionary.academic.ru

интенсивность дыхания растений

Интенсивность дыхания растений сильно влияет на весь баланс питания растений. При минимальных температурах в условиях севера уменьшение или увеличение интенсивности дыхания имеет решающее значение для существования растений выше или ниже границы холода.

У растений, произрастающих в областях, где температуры выше, интенсивность дыхания обычно ниже, что представляет собой адаптацию для сохранения ими углеводов. А у растений более холодных областей (высоких широт, высокогорий) интенсивность дыхания по „сравнению с предыдущими видами выше, ято_ддет-возможность регулировать интенсивность метаболизма и позволяет более улучшать рост при низких температурах. Б. А. Тихомиров (1963) отмечает, что растения Крайнего Севера характеризуются повышенной интенсивностью дыхания, а поэтому отличаются малой продуктивностью. В регулировке процесса дыхания большое значение имеют низкие ночные температуры: чем холоднее ночь, тем слабее дыхание, поэтому в местообитаниях с сильным ночным излучением потери углеводов на дыхание значительно меньше. По измерениям на поле овса было показано, что при понижении ночной температуры на 10° урожай повышается почти на 30% по сравнению с тем, что было получено при постоянной температуре 20°.

Однако здесь надо иметь в виду также то, что у растущих особей снижение интенсивности дыхания вызывает уменьшение и темпа роста. Для растений, закончивших свой рост, ночные понижения температур до некоторого определенного минимума .довольно полезны. Очень низки потери на дыхание у суккулентных растений в связи с их особым САМ-циклом "метаболизма, о котором подробнее будет сказано позднее (с. 179). В зимние периоды вместе с другими органами дышат также и органы запаса (почки, клубни, луковицы, корневища и т. д.). Поэтому особенно опасны зимние длительные повышения температур, что ведет к большим потерям массы растениями. В этих случаях для дальнейшего развития играет роль благополучие предыдущего вегетационного периода, т. е. в каком состоянии, с какими запасами растение ушло в зиму.

www.geochemmap.ru

Тема 9 Эколого-физиологические основы дыхания растений

Цель:На основе знаний об электронном механизме окислительно – восстановительных реакций (курс химии), о процессах переноса электронов (курс физики), об источниках энергии для жизнедеятельности клетки сформировать понятия о механизме окислительного фосфорилирования, о строении и функциях митохондрий

План:

1Зависимость дыхания растений от условий среды и отдельных факторов

2 Физиологически активные вещества и ингибиторы

 

1 Температура Интенсивность дыхания увеличивается с повышением температуры, если она не достигает предела, при котором прекращается жизнедеятельность организма. Однако увеличение дыхательной активности под влиянием повышения температуры неодинаково не только у различных видов растений, но и у отдельных органов и тканей того же растения

 

Таблица - Влияние температуры на дыхание яровой пшеницы в различные

фазы развития

 

Фаза развития Температура, °С
  выделено СО2 на 1 кг листьев в час
Появление второго листа Выход в трубку Молочная спелость 803 694 439 1212 944 825 2115 1731782 2930 2633 2538
             

Влажность Интенсивность дыхания в значительной мере зависит от содержания в тканях воды. Это можно показать на примере изме­нения дыхательного газообмена зерна пшеницы при различном содер­жании в нем воды во время набухания.Таким образом, из таблицы видно, что с повышением содержания воды_в_зерне_интенсивность дыхания_возрастает. При созревании зерна, когда в нем происходит постепенное уменьшение воды, интен­сивность дыхания, наоборот, снижается.

Следовательно, интенсивность дыхания как при влажности зерна выше 18%, так и при набухании и созревании его резко повышается. Это явление связано с повышением газообмена тканей зародыша и. других частей зерна.

Условия водоснабжения растений также влияют на интенсивность дыхания. Так, 32—34-дневные растения сахарной свеклы, произ­раставшие в почве при 100, 60 и 39% ее влажности, наиболее интен­сивно дышали при недостаточном водоснабжении по сравнению с оп­тимальным и избыточным. Количество выделенного углекислого газа в пересчете на глюкозу, израсходованную при дыхании, на 100 см2 листьев в час составляло: при наибольшем увлажнении — 0,68 мг, при среднем — 0,72 и при недостаточном- 1,30 мг (по А.Л. Курсанову).

Вегетирующие растения при недостаточном увлажнении почвы приобретают ряд засухоустойчивых признаков: увеличивается коли­чество устьиц на обеих сторонах листьев, повышается осмотическое Давление в клетках эпидермиса, активируется фотосинтетический ап­парат, больше накапливается ассимилянтов на единицу листовой площади. Однако преимущество остается за растениями, хорошо снаб­жавшимися водой.

И. М. Толмачев (1925) установил, что когда растения сахарной свеклы в некоторой мере обезвоживаются, что наблюдается с повыше­нием температуры воздуха (более 30°С) в полуденные часы, то они Переходят на анаэробное дыхание с интенсивным выделением СО3. Это свидетельствует о депрессии фотосинтеза и активации процесса дыха­ния.

В результате недостатка воды в растении дыхательные ферменты

вызвать переход растений на обмен вещества но-ассимиляционным комплексом, что приводит к снижению урожай - %.

Минеральное питание оказывает значительное влияние на процесс дыхания растительных клеток. Так, доказано, что дефицит калия приводит к повышению интенсивности дыхания, а при внесении его в питательную среду дыхательный газообмен снижается, при этом углекислого газа выделяется значительно меньше, чем поглощается кислорода.

Интенсивность дыхания в зависимости от минерального питания обусловливается также и биосинтезом различных дегидрогеназ. Пос­ледние являются сложными белками, для формирования которых необходимы макро- (азот, фосфор, сера) и микроэлементы (медь, мар­ганец, молибден), поглощаемые корневой системой из почвы.

Таким образом, условия минерального питания создают определен-ную_основу и субстрат для важной физиологической функции дыхания .

Свет. Влияние света на интенсивность дыхания изучено еще недостаточно. Условия_осветления влияют как на интенсивность дыхания, так и на окислительно-восстановительный режим тканей. В листе на свету образуются активные восстановители (аскорбиновая кислота и др.), восстановительная активность тканей возрастает в течение Дня и снижается ночью, а кислотность в листьях уменьшается днем и увеличивается ночью; особенно возрастает в листьях в темные часы суток содержание лимонной кислоты. Опыты с 14СО2 показали, что листья пшеницы поглощают СО2 как на свету, так и в темноте, а листья ropоxa только на свету.

Влияние света на дыхание связано также с фотопериодической реакций-растений. Так, у растений короткого дня поглощение СО2 постепенно возрастает в темноте и усиливается выделение его на свету.

Таким образом, действие света на дыхание очень сложно и связано со многими функциями и особенностями растений, внешними усло­виями, характером и направленностью обмена веществ.

Фотодыхание. Зависимое от действия света поглощение кислорода, сочетающееся с выделением СО2, называют фотодыханием. Исследо­вания с применением изотопов кислорода показали, что большинство растений действительно дышит на свету и дыхание может протекать параллельно с процессом фотосинтеза. Фотодыхание с высокой по СО2 компенсационной точкой установлено у большой группы высших растений (шпинат, подсолнечник, табак, пшеница, бобовые). У расте­ний с низкой по СО2 компенсационной точкой явление фотодыхания почти не обнаруживается (сахарная свекла, кукуруза и другие расте­ния тропического происхождения).

Фотодыхание осуществляется в несколько этапов. Дальнейшее декарбоксилирование и превращение глицина в серии с выделением СО2 происходит в митохондриях. Часть образовавшейся в пероксисомах глиоксилевой кислоты может мигрировать в хлоропласты и восстанавливаться до гликолевой кислоты. Установлено, что в естественных условиях на фотодыхание может расходоваться значи­тельная часть восстановительной силы. Считается, что продуктивность некоторых сельскохозяйственных растений может быть значительно повышена, если будет найден способ подавлять процесс фотодыхания, достигающий у некоторых растений значительных размеров. На фото­дыхание может расходоваться более 50% накопленной в процессе фотосинтеза восстановительной силы (А. Ленинджер).

Ионизирующее излучение. В настоящее время уделяется большое внимание действию ионизирующего излучения на рост и обмен веществ в тканях растений. К различным растениям (картофель, сахарная свекла, гречиха, конопля, кукуруза и др.) применялись различные дозы облучения — от 100 до 25 тыс. и выше рентген. Выяснилось, что семена различных растений и сортов неодинаково реагируют на дей­ствие γ-лучей. Установлено, что положительное действие облучения зависит от многих условий и прежде всего от его дозы.

Газовый состав среды. На интенсивность дыхания растений су­щественно влияет и газовый состав среды. Установлено, что с повы­шением концентрации кислорода в атмосфере интенсивность дыхания. Многих растительных тканей повышается, а при повышении концент­рации СО2 — уменьшается. Градиент содержания кислорода и СО2 влияет на градиент интенсивности аэробного дыхания мясистых органов: корнеплодов, клубней картофеля, плодов и др.

Исследования показали, что с повышением содержания в атмосфе­ре СО2 значительно усиливается накопление органических кислот в тканях растений

Установлено также, что СО2, фиксированный в темноте, использу­ется растениями на образование органических кислот. С изменением газового состава воздуха изменяется и интенсивность кислородного дыхания, соотношение активности отдельных ферментных систем и путь превращения глюкозы. При недостатке кислорода преобладают анаэробные процессы и гликолитический путь превращения глюкозы, а в условиях высокого содержания кислорода в воздухе может быть достаточно сильно выражен пентозофосфатный цикл превращения глюкозы, т. е. прямое окисление глюкозы без предварительного глико­лиза. Так, в хорошо аэрированных тканях листьев значительное место в катаболизме занимает пентозофосфатный распад глюкозы. Было также установлено, что при недостаточном доступе кислорода часто повыша­ется активность цитохромоксидазы, для которой характерно энергич­ное взаимодействие с молекулярным кислородом, а в условиях хоро­шей аэрации усиливается деятельность флавиновых оксидаз, которые менее активны в реакциях с кислородом (Б. А. Рубин, Е. В. Арциховская). Наконец, было установлено, что как недостаточное содержа­ние кислорода, так и повышенное содержание СО2 уменьшают дыха­тельную активность тканей растений.

2 Физиологически активные вещества и ингибиторы. Многие исследо­вания посвящены изучению действия физиологически активных ве­ществ на растительный организм в целом и, в частности, на функцию дыхания и рост. Так, изучение влияния гетероауксина β-индолилуксусной кислоты) на дыхание пшеницы с помощью меченой по 14 С глю­козы показало повышение общего уровня активности дыхания и усиле­ние пентозофосфатного превращения глюкозы по сравнению с гликолитическим путем превращения глюкозы.

Считают, что гликолитическая направленность дыхания способ­ствует синтезу ДНК, а следовательно; и делению клеток, тогда как пентозофосфатный путь превращения глюкозы, который приводит к образованию значительных количеств рибозы, активирует синтез РНК- Доказано, что масса сырого вещества клеток увеличивается пропорционально возрастанию содержания РНК. Считают, что аукси­ны активируют рост растений через непосредственное влияние их на синтез РНК.

Изучение действия ряда ингибиторов и ядов показало, что динитрофенол (ДНФ) полностью ингибирует транспортировку ауксинов в концентрациях, стимулирующих дыхание у растений подсолнечника. Значительно угнетали транспортировку ауксинов такие химические агенты, как иодацетат, фенилмеркурийхлорид, трийодбензойная кис­лота и др. Полярное движение ауксинов ингибируется теми же веще­ствами, что и дыхание.

Следовательно, создавая определенные внешние условия или влияя Сдельными факторами, можно направить процесс дыхания на макси­мальную продуктивность растений.

Литература:2, т.2, с.43-59

Контрольные вопросы:

1Каковы черты сходства и различия между реакциями горения и биологическим окислением – восстановлением?

2 Почему клетка не может использовать для процессов жизнедеятельности теплоту?

3 Как происходит неполное ( бескислородное) окисление глюкозы?

4 В чем состоит генетическая связь между процессами полного и неполного окисления?

5 Как использует клетка энергию окислительных процессов?

Похожие статьи:

poznayka.org

ИЗМЕНЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ДЫХАНИЯ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ СОЛЕВОГО СТРЕССА*

Жизнеспособность растений тесно связана с интенсивностью дыхания. При дыхании происходит расщепление углеводов и синтез важнейших биологических веществ, ответс — твенных за ростовые процессы. Интенсивность дыхания в процессе жизнедеятельности рас — тений может изменяться под действием внешней среды. Показано, что засоление нарушает нормальное течение основных метаболических процессов, и, в первую очередь, энергообмен растений, основная роль в котором принадлежит дыханию [5; 9]. Вместе с тем литература по изучению действия засоления на интенсивность дыхания у растений содержит довольно противоречивые данные. так, в одних работах показано стимулирование дыхания у растений под влиянием солей [6; 8], а в других – снижение интенсивности дыхания [3]. По-видимому, это связано с различным влиянием засоления на качество дыхательного процесса. Соглас — но литературным данным, действие солей на интенсивность дыхания наиболее отчетливо проявляется в момент наклевывания семян [11], в фазе кущения [2]. так, результаты опытов свидетельствуют о том, что засоление nacl (конц. 0,1 М) подавляет поглощение кислорода на 35-55% [11]. Алешиным Е. П показано, что в фазу кущения риса интенсивность дыхания снижается на 40%, тогда как в фазу выхода в трубку – на 15% [2].

Дальнейшие исследования показали видовые и сортовые различия в реакции растений к действию солей. Иванова т. И. с соавт. отмечают, что в одинаковых условиях засоления ды — хание и величина дыхательных затрат растений с С4-типом фотосинтеза метаболизма боль-

ше, чем у растений с С3-типом [4]. В работах

Кун И показано, что при концентрации nacl

1,0% интенсивность дыхания сорта пшени — цы, чувствительного к засолению Longchem

13, в 3 раза превышала этот показатель со — леустойчивого сорта 89122 [7]. Алешин Е. П. отмечает угнетение интенсивности дыхания через сутки при конц. nacl 0,1 М у неустой — чивых сортов риса, тогда как активность ды — хания солеустойчивых сортов остается на уровне контроля [2]. тур Н. С. отмечает сни — жение интенсивности дыхания семян неус — тойчивых сортов риса, тогда как устойчивые сорта характеризовались некоторым усиле — нием процесса [11].

Существенным является также и про — должительность воздействия солей [1; 6]. Установлено ингибирование дыхания у проростков ячменя, фасоли, кукурузы при длительном воздействиии nacl в низкой концентрации (0,01 М nacl), тогда как крат — косрочное действие этой концентрации вы — зывало усиление интенсивности дыхания [6]. Аналогичные данные получены Алеши — ным Е. П. на хлопчатнике и пшенице [2].

При изучении концентрационной зави — симости часто наблюдается двухфазное из — менение дыхания: при умеренном засолении дыхательная активность повышается по от — ношению к контролю, а при сильном – сни — жается [6, 8].

Согласно гипотезе Лундегарда, «солевое» дыхание в противоположность «основно — му» дыханию обнаруживается только при действии солей. Он рассматривал «солевое» дыхание как дыхание, катализируемое сис — темой цитохромов. В отличие от Лундегарда, в настоящее время стимуляция поглощений кислорода растениями при действии солей связывается со специфическими k+, na+, АтФ-азами. При этом предполагается, что в результате активации АтФ-азы натрием и ка — лием происходит расщепление АтФ на АДФ и рн. Образовавшийся АДФ опять включает-

ся в дыхательную цепь и способствует конт-

ролированию дыхания у растений. Следует, однако, отметить, что имеются трактовки, принципиально отличающиеся от указан-

ных. При этом стимуляция дыхания явля — ется результатом разобщения окисления и фосфорилирования. В результате чего осво — бодившееся от фосфорилирования дыхание протекает с большей скоростью. В результа — те такого ускорения дыхания при действии солей через определенное время все компо — ненты дыхательной цепи переходят в окис- ленное состояние. При этом более опасным для аэробной клетки растений является то, что реакция переноса энергии меняет свое направление и из поставщиков АтФ пре — вращается в его потребителей в результате активации АтФ-азы. На основании этого Касумов Н. А. выдвинул предположение, что в растительном организме под влиянием со — лей наступает «энергетический голод», что является основной причиной развития раз — личных патологических реакций [6].

Как уже упоминалось, ряд авторов отме — чали ингибирование дыхания в условиях со — левого стресса [1; 3; 8]. Одновременно с этим показано уменьшение образования АтФ [7]. Исходя из того, что дыхание является глубо — ко интегральным процессом многоступен — чатых ферментативных превращений суб — стратов дыхания, они связывают дыхание с угнетением деятельности окислительных ферментов, в частности терминальных ок — сидаз [3]. Данные проведенных исследова — ний показали, что в процессе прорастания семян на засолении наблюдаются изменения в деятельности ряда терминальных оксидаз: цитохромоксидазы, полифенолоксидазы, ас — корбатоксидазы и флавовых оксидаз. так, в условиях засоления резко снижается часть дыхания в проростках ячменя, которая обус — ловлена деятельностью цитохромоксидазы. Угнетение активности этого фермента воз — растает с увеличением концентрации nacl. Активность полифенолоксидазы в пророст — ках подсолнечника на растворах небольших концентраций nacl (0,9%) на 3-6 день прорас — тания несколько выше, чем в контроле, одна — ко к 9-му дню активность полифенолаксида — зы в опытных растениях резко понижается. Деятельность аскорбатоксидазы в опытных проростках также подвержена некоторым из-

менениям. так, результаты опытов показали, что активность аскорбатоксидазы опытных проростков, особенно на растворах высоких концентраций nacl (2,3%), понижается по сравнению с контролем. Характерным для проростков, вегетирующих в условиях за — соления, оказалось повышение активности флавовых оксидаз. Авторы связывают та — кие изменения в деятельности ферментов, участвующих в завершающих этапах биоло — гического окисления, в первую очередь с на — рушением деятельности митохондриального аппарата в условиях засоления [3].

В условиях засоления на митохондрии, как и на целые клетки, действует 2 фактора

– токсический и осмотический. В ряде ра — бот [1; 7] отмечено ингибирующее действие солей на дыхательную активность митохон — дрий, причем оно обусловлено в основном токсическим действием. засоление nacl вызывает существенные сдвиги в окисли — тельной и фосфорилирующей активности митохондрий, что приводит к снижению энергетической эффективности дыхания. Показано, что при засолении митохондрии растений накапливают ионы cl — и na+, ко — торые связаны лабильно, вследствие чего cl — вымывается практически весь, а na+ – на

75%. Вместе с тем рядом других исследова — телей показано, что митохондрии являются весьма устойчивыми к действию солеорга — неллами и в связи с высокой осмоустойчи — востью в их архитектонике у растений при засолении не обнаруживается каких-либо морфологических изменений [10].

При изучении дыхательного метаболизма прорастающих в условиях засоления семян была осуществлена попытка выявить ка — чественные особенности оксибиотического процесса у проростков. результаты исследо — ваний показали, что под влиянием солей в проростках ячменя и подсолнечника про- исходят значительные изменения в соотно — шении начальных путей дыхания. Данные показывают, что в условиях засоления nacl в прорастающих семенах усиливается доля гексозомонофосфатного пути дыхания, и уменьшается распад дыхательного субстра-

та по гликолитическому [3]. При угнетении гликолиза в дыхании семян, прорастающих в условиях засоления, уменьшается образо — вание АтФ в цикле Кребса и, соответствен — но, снижается энергетическое снабжение тканей. ряд авторов связывают усиление гексозомонофосфатного пути с возникно — вением необходимости ускорения высво — бождения энергии, и в дыхании растений происходит переключение путей окисле — ния на менее производительный по выходу энергии, но более быстрый по времени [9].

В работах Кун И в условиях засоления nacl на сортах гороха показана активация альтер — нативного пути дыхания, не сопряженного с синтезом АтФ. С увеличением концентра — ции соли его вклад в дыхание листьев гороха увеличивается. При этом цитохромный путь ослабевает [7].

Ослабление цитохромного пути на уров — не целого листа приводит к уменьшению образования АтФ. Однако при засолении необходимы дополнительные затраты энер — гии для потока na+ и биосинтеза осмотиков. Важность альтернативного пути заключа — ется в том, что эта электронно-транспорт — ная цепь от убихинона до воды не вызывает генерации трансмембранного потенциала и обходит 2 из 3 мест энергетического сопря — жения, типичных для цитохромного пути. Фосфорилирующая способность на уров — не НАД·Н-дегидрогеназы сохраняется, что позволяет образовываться небольшому количеству энергии. До некоторой степени альтернативный путь может компенсиро — вать меньшее образование АтФ при ослаб — лении цитохромного пути [7].

Несмотря на то, что поток электронов че — рез альтернативный путь в меньшей степени сопряжен с фосфорилированием по срав — нению с цитохромным путем, он остается сопряженным с одним из трех мест фосфо- рилирования, что позволяет осуществлять — ся реакциям цикла Кребса и синтезировать ключевые промежуточные продукты. Эти промежуточные продукты могут использо — ваться для «починок» или для образования растворенных веществ, таких, как пролин.

Дальнейшее изучение эффективности ды — хания в условиях солевого стресса приводит к необходимости учитывать тот факт, что суммарное дыхание состоит из разных фун — кциональных составляющих (дыхание рос — та, дыхание транспорта, дыхание поддержа- ния), по-разному реагирующих на стресс. В условиях стресса общее дыхание может быть снижено за счет выпадения дыхания роста, тогда как дыхание поддержания возрастает. Большая степень увеличения дыхания под — держания является признаком устойчивости вида. рассматривая дыхательную цену про — израстания растений в условиях засоления, Семихатова О. А. с соавторами пришли к вы — ходу, что солеустойчивость – свойство цело — го организма. Повышенное дыхание галогли- кофитов, которые растут на слабозасоленном субстрате, по сравнению гипергликофитами, адаптированными к произрастанию при вы — соком содержании солей, свидетельствует о том, что галогликофиты испытывают стресс,

«в борьбе» с которым неизбежно увеличива — ются дыхательные затраты [9].

таким образом, в условиях засоления суб — страта интенсивность дыхания зависит от ряда факторов, важными из которых явля — ются продолжительность засоления, концен — трация, сортовые различия растений.

Материал взят из: Вестник МГОУ. Серия «Естественные науки». №1/2011

(Visited 93 times, 1 visits today)

moyuniver.net

Изменение интенсивности дыхания в онтогенезе растений

План:

 

  1. ВВЕДЕНИЕ

 

  1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДЫХАНИЯ РАСТЕНИЙ

 

  1. СРАВНЕНИЕ ДЫХАНИЯ ОРГАНОВ РАЗНОГО ВОЗРАСТА

 

  1. ВЗАИМОСВЯЗЬ ДЫХАНИЯ И РОСТА РАСТЕНИЙ

 

  1. ДЫХАНИЕ КЛЕТОК НА РАЗНЫХ ФАЗАХ РОСТА

 

  1. ВЫВОД

 

  1. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Дыхание - важнейший физиологический процесс, в результате которого происходит выделение энергии, необходимой для жизнедеятельности растительного организма. При дыхании поглощается кислород и выделяется углекислый газ. Установлено, что дыхание животных и растений протекает однотипно, несмотря на отсутствие у растений специальных органов дыхания.

Наиболее простой механизм обмена газами у водорослей, которые не имеют тканей и органов, а воздух непосредственно проникает в каждую клетку. У мхов, папоротников, голосеменных и покрытосеменных воздух проходит более сложный путь. Через устьица он поступает в межклетники, которые пронизывают все растения, а оттуда - в клетки.

У наземных растений устьица, как правило, расположены на нижней стороне листа, а у живущих в воде - на верхней, так как нижней стороной он лежит на поверхности воды. Поступление воздуха в листья регулируется периодическим открыванием и закрыванием устьиц.

Внутрь стволов деревьев и кустарников, покрытых толстой пробкой или корой, воздух поступает через отверстия - чечевички. Хорошо видны чечевички у березы, они крупные (до 15 см) и имеют вид узких темных поперечных полосок. У ряда болотных растений затруднено поступление воздуха в корни, так как в насыщенной влагой почве мало воздуха. У этих растений сформировались приспособления, обеспечивающие нормальный газообмен. Так, у некоторых растений образовались дыхательные корни, которые выступают над поверхностью воды, например у растений мангровых лесов. Процесс дыхания связан с непрерывным потреблением кислорода клетками и тканями растений и осуществляется при участии различных ферментов. Вначале сложные органические вещества (белки, жиры, углеводы) под действием ферментов распадаются на более простые, которые при участии кислорода расщепляются до конца, т.е. до образования углекислого газа и воды. При этом освобождается энергия, которая используется растением (а также любым живым организмом) на процессы жизнедеятельности: поглощение из почвы воды и минеральных веществ, их передвижение, рост, развитие, размножение.

В освобождении энергии, заключенной в органических веществах, состоит главное значение дыхания. По существу, при дыхании освобождается солнечная энергия, которую растение использовало в процессе фотосинтеза на образование органических веществ и таким путем запасло ее.

В процессе дыхания окисление сложных органических веществ до углекислого газа и воды происходит постепенно и энергия освобождается небольшими порциями. Если бы энергия освобождалась вся сразу, тогда клетка сгорела бы. Дыхание, подобно другим процессам жизнедеятельности, зависит от факторов среды: температуры, влажности, содержания кислорода, степени освещенности и др. Для протекания процессов дыхания требуются определенные температурные условия, причем они разные у каждого вида растений и его органов. У большинства растений для дыхания наиболее благоприятна температура 25 - 30С. У некоторых видов растений дыхание происходит и при отрицательных температурах, хотя этот процесс протекает очень слабо. Например, почки лиственных и иглы хвойных деревьев дышат и при температуре - 20 - 25С. У арктических растений даже при низких температурах интенсивность дыхания высокая.

Интенсивность дыхания растений зависит от содержания воды в клетках. Чем меньше воды в клетках, тем слабее идет в них дыхание. Очень слабо дышат сухие семена. С увеличением влажности дыхание семян возрастает в сотни и тысячи раз. Это отрицательно сказывается на хранении семян, так как они сильно разогреваются и погибают. Повышение интенсивности дыхания имеет огромное биологические значение для прорастания семян, поскольку усиление дыхания сопровождается освобождением большого количества энергии, необходимой для роста и развития зародыша.

На дыхание растений влияет содержание кислорода в окружающей среде. Угнетение дыхания начинается при уменьшении содержания кислорода до 5%. Недостаток кислорода испытывают подземные органы (корни и корневища) растений, обитающих на заболоченных и глинистых почвах.

В растениеводстве применяются различные агротехнические приемы для улучшения дыхания корней. Так, проводят комплексную обработку посевов машинами, чтобы сократить число обработок и уменьшить уплотненность почвы. Специальными культиваторами почву рыхлят и таким путем улучшают доступ воздуха к корням, при этом срезают сорняки, подкармливают культурные растения. Сильно увлажненные земли осушают, создают дренаж.

На дыхание растений влияет и свет, хотя дышат они днем и ночью, на свету и в темноте. Свет вызывает повышение температуры растения, отчего дыхание его усиливается. У светолюбивых растений, дыхание более интенсивное, чем у теневыносливых.

Изменения в окружающей среде, связанные с деятельностью человека, также воздействуют на дыхание растений. Отрицательно влияют на дыхан

www.studsell.com